[논문]연자성 금속 분말의 분산에 분산제와 실란이 미치는 영향

이창현; 신효순; 여동훈; 남산

doi:10.4313/jkem.2019.32.1.25

Abstract ▼ AI-Helper

Various process technologies for manufacturing power inductors are under development. The core goal is to increase the mixing ratio of the soft magnetic powder in the epoxy, and to uniformly disperse it in a molding-type power inductor, manufactured by the injection molding method. In this study, we...

Various process technologies for manufacturing power inductors are under development. The core goal is to increase the mixing ratio of the soft magnetic powder in the epoxy, and to uniformly disperse it in a molding-type power inductor, manufactured by the injection molding method. In this study, we investigated the effect of dispersant and silane on the dispersion of soft magnetic metal powders in epoxy. We added 0.6 wt% of dispersant and 2.0 wt% of silane, and an excellent dispersibility resulted. Under the conditions of 0.3 wt% of dispersant and 0.5 wt% of silane, we added both dispersant and silane together to observe the effect of their interaction on dispersibility. Similarly, the addition of 0.3 wt% of dispersant and 0.1 wt% of silane resulted in a sharp increase in viscosity, considered to be due to the interaction of the dispersant and silane. The addition of 0.1 wt% of dispersant with 0.5 wt% of silane resulted in a sharp rise in viscosity, and sedimentation-height decreased sharply due to the dispersion optimization.

주제어

표/그림 (7)

그림 Fig. 1. Experimental flow chart.
표 Table 1. Mixing ratios of contents.
그림 Fig. 2. Viscosity and sedimentation height with addition of dispersant;(a) viscosity and (b) sedimentation height.
그림 Fig. 3. Viscosity and sedimentation height with addition of silane;(a) viscosity and (b) sedimentation height.
그림 Fig. 4. Viscosity and sedimentation height with addition of silane after addition of 0.3 wt% dispersant; (a) viscosity and (b) sedimentation height.
그림 Fig. 5. Viscosity and sedimentation height with addition of dispersant after addition of 0.8 wt% silane; (a) viscosity and (b) sedimentation height.
그림 Fig. 6. Microstructure according to addition amount of dispersant and silane; (a) dispersant 0.3 wt%, (b) silane 0.5 wt%, (c) dispersant 0.3 wt%, silane 0.1 wt%, and (d) silane 0.5 wt%, dispersant 0.1 wt%.

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

하지만 밀도가 높고 입자크기가 균일하지 않은 금속 연자성 분말의 균일한 분산 및 혼합에 관한 연구는 많이 이루어지지 않았다. 따라서 본 연구에서는 입도가 다른 3가지 종류의 연자성 금속 파우더를 bimodal 형태로 epoxy resin에 혼합하여 packing density를 높이고자 하였으며, 이때 실란 및 분산제의 첨가량에 따른 점도 및 침강높이를 측정하여 이들이 epoxy resin 내에서 금속 연자성 분말의 분산에 미치는 영향을 관찰하고자 하였다.
Sendust 분말을 제외한 비교적 입도가 작은 Fe-Si, CIP 분말을 solvent, 분산제, 실란, epoxy와 함께 paste mixer를 이용하여 1,200 RPM으로 1분 1차 혼합하였다. 이는 상대적으로 분산되기 어려운 작은 입자들은 먼저 혼합시켜 줌으로써 분산성을 향상시키고자 함이다. 그 후 입자가 큰 sendust를 첨가하여 paste mixer를 이용하여 1,200 RPM으로 5분 2차 혼합하였다.

제안 방법

Epoxy 내에 연자성 분말의 분산성을 향상시키기 위하여 분산제, 실란을 단독적 혹은 복합적으로 첨가하여 점도 및 침강높이를 측정하였다. 이때 연자성 분말의 solidloading을 최대화하기 위하여 solvent인 MEK를 첨가하여 주입성형이 가능한 paste의 점도를 확보하였다.
본 연구의 전체적인 실험 공정을 그림 1에 나타내었다. Sendust 분말을 제외한 비교적 입도가 작은 Fe-Si, CIP 분말을 solvent, 분산제, 실란, epoxy와 함께 paste mixer를 이용하여 1,200 RPM으로 1분 1차 혼합하였다. 이는 상대적으로 분산되기 어려운 작은 입자들은 먼저 혼합시켜 줌으로써 분산성을 향상시키고자 함이다.
분산 최적화에 분산제와 실란의 상호작용을 관찰하기위하여 복합적으로 첨가하여 점도 및 침강높이를 측정하였다. 앞의 최적 분산제 첨가조건인 0.
이에 따라 solvent를 추가 첨가하여 주입성형이 가능한 점도대역인 solid loading 70 vol%로 실험을 진행하였다. 분산제는 0~0.6 wt% 첨가하였으며, 실란은 0~2 wt%까지 첨가하였다.
위의 방법으로 제조된 paste의 viscosity는 점도계(TVDV2P230, Brookfield, USA)를 이용하여 측정하였으며, 12 ml 실린더를 이용하여 시간에 따른 sedimentation height를 측정하였다.
Epoxy 내에 연자성 분말의 분산성을 향상시키기 위하여 분산제, 실란을 단독적 혹은 복합적으로 첨가하여 점도 및 침강높이를 측정하였다. 이때 연자성 분말의 solidloading을 최대화하기 위하여 solvent인 MEK를 첨가하여 주입성형이 가능한 paste의 점도를 확보하였다.
이때, Sendust, Fe-Si계 파우더 그리고 CIP 파우더의 입도는 각각 90 μm, 10 μm 그리고 5 μm로 이들의 혼합에 의하여 bimodal 형태를 띠며 표 1에서 보는 바와 같이 연자성 분말은 부피 비 75:20:5의 비율로 혼합하였다.
Epoxy resin과 연자성 분말의 부피 비는 약 1:30으로 연자성 분말의 함량이 매우 높아 점도가 증가하여 주입성형이 불가능하다. 이에 따라 solvent를 추가 첨가하여 주입성형이 가능한 점도대역인 solid loading 70 vol%로 실험을 진행하였다. 분산제는 0~0.
제조한 몰딩형 인덕터의 미세구조를 관찰하기 위하여 복합체의 단면을 절취하고, 정밀하게 polishing한 후, 단면을 전자현미경(JSM 6700K, Jeol, Japan)으로 관찰하였고, 이들 이미지를 image analyzer (Clemex Vision PE & Lite, Lab & Part Korea Co., Korea)를 이용하여 area percent를 측정하였다.

대상 데이터

Solvent는 MEK (Daejung Chemicals & Metals Co. LTD., Korea)를 사용하였다.
본 연구에 사용되는 원료는 연자성 합금 분말인 Sendust (Changsung Co. Ltd., Korea), Fe-Si계 파우더(Changsung Co. Ltd., Korea) 그리고 CIP 파우더(Changsung Co. Ltd., Korea) 3종을 사용하였다. Solvent는 MEK (Daejung Chemicals & Metals Co.

성능/효과

그림 5(b) 역시 분산제 첨가에 따라 침강높이가 감소하는 경향을 나타낸다. 위의 그림 5(a)의 결과와 마찬가지로 분산제 0.1 wt% 첨가조건에서 침강높이 변화폭이 가장 큰 것을 관찰할 수 있었으며, 그 후 분산제 첨가량에 따라 침강높이 변화폭이 일정한 것을 확인하였다. 따라서 분산제 0.
실란을 단독으로 2 wt%까지 첨가한 결과, 실란의 경우 액상이기 때문에 첨가량에 따라 점도 및 침강높이가 감소하는 경향을 보이지만 변화폭이 가장 큰 지점을 분산 최적화 포인트라 판단하였다. 따라서 실란 0.5 wt% 조건에서 분산 최적화가 이루어지는 것을 확인하였다.
1 wt%를 첨가하였을 시 점도 및 침강높이가 급격하게 감소하는 것을 관찰할 수 있었다. 따라서 실란 0.5 wt%와 분산제 0.1wt%를 복합적으로 첨가하였을 시 가장 우수한 분산성을 갖는다고 판단된다.
분산제를 단독으로 0.6 wt%까지 첨가한 결과, 분산제 0.3 wt% 조건에서 분산 최적화가 이루어지는 것을 확인하였다. 실란을 단독으로 2 wt%까지 첨가한 결과, 실란의 경우 액상이기 때문에 첨가량에 따라 점도 및 침강높이가 감소하는 경향을 보이지만 변화폭이 가장 큰 지점을 분산 최적화 포인트라 판단하였다.
3 wt% 조건에서 분산 최적화가 이루어지는 것을 확인하였다. 실란을 단독으로 2 wt%까지 첨가한 결과, 실란의 경우 액상이기 때문에 첨가량에 따라 점도 및 침강높이가 감소하는 경향을 보이지만 변화폭이 가장 큰 지점을 분산 최적화 포인트라 판단하였다. 따라서 실란 0.
분산 최적화에 분산제와 실란의 상호작용을 관찰하기위하여 복합적으로 첨가하여 점도 및 침강높이를 측정하였다. 앞의 최적 분산제 첨가조건인 0.3 wt%를 기준으로 실란을 2.0 wt%까지 첨가한 결과, 실란 0.1 wt%를 첨가하였을 시 점도 및 침강높이가 급격하게 증가하는 것을 확인하였다. 이는 분산제와 실란의 상호작용으로 인하여 응집현상을 일으킨 것으로 판단된다.
이는 분산제와 실란의 상호작용으로 인하여 응집현상을 일으킨 것으로 판단된다. 앞의 최적 실란 첨가조건인 0.5 wt%를 기준으로 분산제를 0.8 wt%까지 첨가한 결과, 분산제 0.1 wt%를 첨가하였을 시 점도 및 침강높이가 급격하게 감소하는 것을 관찰할 수 있었다. 따라서 실란 0.
0wt% 첨가 시 약 9,000 cps로 가장 낮은 점도를 나타냈다. 위 결과로 보아 점도가 가장 낮은 실란 2.0 wt% 첨가조건이 가장 높은 분산성을 갖는다고 판단할 수 있으나, 액상인 실란의 첨가로 인하여 epoxy기를 갖는surfactant로서 역할뿐만 아니라 용매 증가로 인한 solid loading의 영향을 미쳐 점도 감소의 요인이 될 수 있다고 판단하였다. 따라서 점도의 기울기가 감소하기 시작하는 0.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	몰딩형 파워인덕터는 무엇인가?	파워인덕터는 고전류화 및 낮은 직류저항 등의 특성이 요구되며 [2,3], 권선형, 적층형, 몰딩형 등 다양한 자성소재와 공정기술이 개발되고 있다 [4-7]. 이 중 자동차 산업에 적용되는 몰딩형 파워인덕터는 세라믹 절연층이 코팅된 ferrite 금속 분말과 epoxy resin을 혼합하여 코일이 삽입된 몰드에 주입하고 가열 경화 과정을 통하여 제조되는 인덕터이다. 몰딩형 인덕터는 코일의 형성과 장입 공정, 금속 연자성 분말의 자성특성 향상, 자성분말 표면의 절연막 코팅 및 분말을 에폭시 resin에 잘 분산하는 공정 등의 기술을 필요로 한다.
	몰딩형 인덕터의 특성을 좌우하는 핵심 공정 기술은 무엇인가?	몰딩형 인덕터는 코일의 형성과 장입 공정, 금속 연자성 분말의 자성특성 향상, 자성분말 표면의 절연막 코팅 및 분말을 에폭시 resin에 잘 분산하는 공정 등의 기술을 필요로 한다. 이러한 요소 중 연자성 분말을 에폭시 resin에 균일하게 분산하여 높은 packing density를 얻는 공정이 인덕터의 특성을 좌우하는 핵심기술이다 [8]. 하지만 밀도가 높고 입자크기가 균일하지 않은 금속 연자성 분말의 균일한 분산 및 혼합에 관한 연구는 많이 이루어지지 않았다.
	몰딩형 인덕터 제조에는 어떤 기술이 필요한가?	이 중 자동차 산업에 적용되는 몰딩형 파워인덕터는 세라믹 절연층이 코팅된 ferrite 금속 분말과 epoxy resin을 혼합하여 코일이 삽입된 몰드에 주입하고 가열 경화 과정을 통하여 제조되는 인덕터이다. 몰딩형 인덕터는 코일의 형성과 장입 공정, 금속 연자성 분말의 자성특성 향상, 자성분말 표면의 절연막 코팅 및 분말을 에폭시 resin에 잘 분산하는 공정 등의 기술을 필요로 한다. 이러한 요소 중 연자성 분말을 에폭시 resin에 균일하게 분산하여 높은 packing density를 얻는 공정이 인덕터의 특성을 좌우하는 핵심기술이다 [8].

참고문헌 (10)

T. Tokuoka, T. Ishimine, T Maeda, and K. Matsunuma, J. Jpn. Soc. Powder Powder Metall., 60, 108 (2013). [DOI: https://doi.org/10.2497/jjspm.60.108]

상세보기
J. Murbe and J. Topfer, J. Electroceram., 15, 215 (2005). [DOI: https://doi.org/10.1007/s10832-005-3278-8]

상세보기
H. Su, H. Zhang, X. Tang, L. Jia, and Q. Wen, Mater. Sci. Eng., B, 129, 172 (2006). [DOI: https://doi.org/10.1016/j.mseb.2006.01.008]

상세보기
S. Y. An, I. S. Kim, S. H. Son, S. Y. Song, J. W. Hahn, and K. R. Choi, J. Korean Magn. Soc., 20, 182 (2010). [DOI: https://doi.org/10.4283/JKMS.2010.20.5.182]

원문보기 상세보기
W. Y. Jeung, H. K. Kim, and J. O. Lee, J. Korean Magn. Soc., 15, 241 (2005). [DOI: https://doi.org/10.4283/JKMS.2005.15.4.241]

원문보기 상세보기
H. Shokrollahi and K. Janghorban, J. Mater. Process. Technol., 189, 1 (2007). [DOI: https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2007.02.034]

상세보기
L. Huang, Z. H. Yuan, B. S. Tao, C. H. Wan, P. Guo, Q. T. Zhang, L. Yin, J. F. Feng, T. Nakano, H. Naganuma, H. F. Liu, Y. Yan, and X. F. Han, J. Appl. Phys., 122, 113903 (2017). [DOI: https://doi.org/10.1063/1.4990478]

상세보기
J. W. Han, B. K. Kim, and H. J. Je, Korean J. Mater. Res., 18, 542 (2008). [DOI: https://doi.org/10.3740/MRSK.2008.18.10.542]

원문보기 상세보기
J. Tsubaki, M. Kato, M. Miyazawa, T. Kuma, and H. Mori, Chem. Eng. Sci., 56, 3021 (2001). [DOI: https://doi.org/10.1016/S0009-2509(00)00485-1]

상세보기
J. W. Kim, Y. H. Chun, J. H. Hwang, and S. J. Lee, J. Korean Ceram. Soc., 43, 635 (2006). [DOI: https://doi.org/10.4191/KCERS.2006.43.10.635]

원문보기 상세보기

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

LOADING...

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

연자성 금속 분말의 분산에 분산제와 실란이 미치는 영향
Effect of Dispersant and Silane on Dispersion of Magnetic Powder Paste 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

표/그림 (7)

표/그림 (7)

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

질의응답

참고문헌 (10)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

연구과제 타임라인

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

오픈액세스(OA) 유형

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

연자성 금속 분말의 분산에 분산제와 실란이 미치는 영향 Effect of Dispersant and Silane on Dispersion of Magnetic Powder Paste 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

표/그림 (7) 모든 표/그림 보기

표/그림 (7) 슬라이드로 보기

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

질의응답

참고문헌 (10)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

이창현 (7) 신효순 (47) 여동훈 (48) 남산 (98)

연구과제 타임라인

전체(0) 논문(0) 특허(0) 보고서(0)

전체(0) 논문(0) 특허(0) 보고서(0)

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

오픈액세스(OA) 유형

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연자성 금속 분말의 분산에 분산제와 실란이 미치는 영향
Effect of Dispersant and Silane on Dispersion of Magnetic Powder Paste 원문보기

표/그림 (7)

표/그림 (7)

AI 본문요약
AI-Helper